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Bringen neue Ansätze den Durchbruch?

Im Bereich des Precision Farming war der Mehrnutzen für die meisten Betriebe bisher oft zu gering. Mit den neuen Vorgaben bei Düngung und Pflanzenschutz könnte sich das ändern. Welche Erfahrungen haben Landwirte mit der sensor- und satellitenbasierten Stickstoffdüngung gemacht?

Der Gedanke der teilflächenspezifischen Bewirtschaftung ist inzwischen über ein Vierteljahrhundert alt. Er basiert auf der Heterogenität eines Schlages bezüglich Bodenart und Relief. Daraus resultieren Unterschiede in der Wasserversorgung, der Nährstoffverfügbarkeit und in der Auswaschungsgefährdung von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln.

Während im Bereich der Automatisierung viele Anwendungen in der Praxis inzwischen zur Selbstverständlichkeit geworden sind (automatische Lenksysteme, Section-Control), setzt sich die teilflächenspezifische Bewirtschaftung in der Praxis nicht so recht durch. Das liegt unter anderem daran, dass die technischen Entwicklungen dem agronomischen Wissen und der Beratung bisher oft einen Schritt voraus waren. Durch die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen (Stichwort Düngeverordnung) wird die Bedeutung des Precision Farming aber vermutlich zunehmen. Denn künftig steht weniger die Ertragsmaximierung im Vordergrund als vielmehr der wirtschaftlich sinnvolle Einsatz der Betriebsmittel.

Die meisten Erfahrungen bei der Teilschlagbewirtschaftung gibt es bisher im Bereich der N-Düngung.Dafür kamenlange Zeit vorrangig Sensortechnologien zum Einsatz. Die hohen Anschaffungskosten eines solchen Sensorsystems schreckten jedoch viele (vor allem mittlere und kleine Betriebe) ab. Inzwischen drängenaber immer mehr Lösungen auf Basis von Satellitendaten auf den Markt.

Auf den Flächen der Landwirtschaftlichen Betriebsgemeinschaft Groß Germersleben am Westrand der Magdeburger Börde kommt bereits seit 20 Jahren ein Stickstoffsensor zum Einsatz. „Unser Ziel war es, Ertragsunterschiede besser zu verstehen, den Düngerstickstoff möglichst effizient einzusetzen und leistungsstarke Bestände mit einheitlichen Qualitäten zu etablieren“, sagt Betriebsleiter Sven Borchert. Die insgesamt 1 700 ha der Gemeinschaft sind unterschiedlich strukturiert. Die Schlaggrößen reichen bis 100 ha. Bei diesen Dimensionen sind digitale Helfer eine willkommene Unterstützung. „Selbstverständlich kennt jeder Landwirt seine Flächen am besten. Aber technische Hilfsmittel wie Sensoren bieten die Möglichkeit, unsere Erfahrung und unser fachliches Bauchgefühl mit Daten zu unterfüttern, die unsere Entscheidungen stützen oder sie infrage stellen“, so Borchert.

Das bestätigt auch Karsten Twietmeyer: „Ein Sensor ist wie eine starke Brille. DerMensch kann nur etwa 20 % Ertragsunterschiedeauf einem Feld erkennen. Ein Sensorregistriert auch Unterschiede im niedrigenProzentbereich.“ Der Agraringenieur muss es wissen. Er hat die Algorithmen für einen Stickstoffsensor geschrieben und eine App zur Biomasseanalyse entwickelt. Seit 2017 leitet er gemeinsam mit seinem Bruder die Landwirtschaftliche Erzeugergesellschaft Wichmannsdorf in der Uckermark (Brandenburg) mit 2500 ha und 1 300 Mastrindern. Der Standort ist geprägt durch vergleichsweise niedrige Ackerzahlen, die mit Werten zwischen 17 und 50 zudem noch recht stark schwanken. Darüber hinaus ist das Wasser ein limitierender Faktor. Und genau an dieser Stelle kommt wieder der Mensch ins Spiel: „Viele Landwirte erwarten, was bis heute auf keinen Fall funktioniert: Man kann nicht einfach einen unerfahrenen Mitarbeiter auf einen Schlepper mit Stickstoffsensor setzen und diesem die Düngung überlassen“, sagt Twietmeyer. „Dafür gibtes zu viele Unwägbarkeiten im gesamten Düngesystem: Was kann der Boden an Trockenheit/Niederschlag kompensieren? Sind eventuell andere Nährstoffe im Mangel? Wie groß ist das Nachlieferungspotential des Bodens? Gibt es weitere Einflussfaktoren wie Krankheiten oder Bodenverdichtungen? All diese Fragenspielen bei der richtigen Düngestrategie eine entscheidende Rolle. Ein Sensor kann das nicht wissen. Er regelt starr nach programmierten Algorithmen.“

Diese Erfahrung hat auch Dr. Hans Georg Brunn gemacht.Er ist Landwirt in Pabstorfund bewirtschaftet insgesamt 770 haim östlichen Niedersachsen und westlichenSachsen-Anhalt, die in der Bodengüteebenfalls variieren. In den vergangenen12 Jahren hat er bereits mit mehrerenStickstoffsensoren verschiedener Anbietergearbeitet. „Die Entscheidung über die richtige Düngestrategie für den Standort muss immer der Landwirt treffen. Die Technik kann lediglich die Verteilung des Düngers verbessern“, meint Brunn. Hier gibt es zwei Varianten: Entweder man möchte die Bestände homogenisieren, oder sie stärker differenzieren. Das heißt,man versucht, die schwachen Bereiche eines Bestandes an die stärkeren heranzuführen, oder aber die starken noch weiter zu fördern. „Hier spielt das Wissen um den eigenen Boden und die Witterung einetragende Rolle. Eine Sandlinse muss anders gedüngt werden als ein Ton. Der gleiche Messwert kann also an zwei Standorten ganz unterschiedliche Konsequenzen haben. Deshalb kann ein Sensor immer nur so gut sein wie sein Anwender“, so die Erfahrung des Landwirts.

Mit einer durchschnittlichen Schlaggröße von 10 ha und recht homogener Bodengüte sieht Christoph von Breitenbuchbisher nicht die Notwendigkeit, in einen Stickstoffsensor zu investieren. Von Breitenbuch ist Geschäftsführer der Agrar-Betriebsgemeinschaft Leine-Solling im südlichen Niedersachsen. Er legt großen Wert auf einen präzisen Ackerbau und hat die Flächen der Betriebsgemeinschaft umfassend digitalisiert. Mithilfe einesDienstleisters wurden in den letzten Jahren sogenannte Hofbodenkarten entwickelt, die als Grundlagefür Applikationskarten für den Isobus-Düngerstreuer dienen. „Der Blick der Öffentlichkeit auf die Landwirtschaft wird zunehmend kritischer. Daher brauchen wir verlässliche, objektive Daten, auf die wir unsstützen können. Und nicht zuletzt die Düngeverordnung verlangt von uns Landwirten, im Bereich derStickstoffeffizienz noch besser zu werden. Diesbezüglich ist jede technische Lösung eine willkommene Unterstützung“, so der Niedersachse. Für ihn ist in dem Zusammenhang auch die Dokumentation einwichtiger Faktor. „Natürlich muss die Düngertechnik auch in der Lage sein, die Daten zur Ausbringung an den Rechner zurückzuschreiben.“ Nicht selten findet man in der Praxis allerdings 20 Jahre alte Streuer, die das in der Regel nicht leisten können. Zudem ist eine teilflächenspezifische Düngung mit Schleuderstreuern physikalisch ohnehin schwierig.

Einen Blick in bzw. auf den Bestand werfen können auch Satelliten. Vor allem,seitdem die Europäische Weltraumorganisation(ESA) ihre Sentinel-Satelliten ins Allbefördert hat, schießen neue Dienstleistungsangebotezur teilflächenspezifischenN-Düngung wie Pilze aus dem Boden.Diese Angebote stehen somit in direkterKonkurrenz zu den Stickstoffsensoren.Sven Borchert, Karsten Twietmeyer und Hans Georg Brunn haben bereits Erfahrungen mit solchen Angeboten gemacht. „Wir nutzen aktuell eine App, die auf Basis von Satelliten-Biomassekarten aus den vergangenen sechs Jahren unsere Felder in verschiedene Wachstumspotential-Zonen einteilt. Dabei gibt die App keine konkrete Düngeempfehlung in kg pro ha, sondern verteilt den Stickstoff per Applikationskarte teilflächenspezifisch in Anlehnung an das durchschnittliche Düngungsniveau für den Schlag, das ich selbst vorgebe“, erklärt Sven Borchert. Die Applikationskarten werden per USB-Stick, E-Mail oder Cloud auf das Schlepper-Terminal übertragen.

Die Handhabung solcher satellitenbasierten digitalen Angebote ist vergleichsweise einfach:Landwirte und Berater könnensich online anmelden. Anschließenderfasst das jeweilige System mithilfe derShapefiles aus dem Flächenantragsprogrammautomatisch die Schlaggrenzen.Auf Basis von Biomassekarten könnendann Applikationskarten erstellt werden.

Dass die Satellitendienste nur in einem Raster von 10 x 10 m arbeiten und somit eine geringere Messgenauigkeit haben als die bodennahen Sensoren, stört die Landwirte nicht. „Es kommt nicht auf den letzten Zentimeter an“, sagt Dr. Brunn. „Die Ausbringungstechnik ist bei den üblichen Fahrgeschwindigkeiten heute ohnehin (noch) nicht in der Lage, sehr kleinräumige Bedarfsunterschiede auszudosieren.“ Dennoch scannt er seine Schläge noch immer regelmäßig mit dem Sensor. Allerdings nur, um einen „Sparringspartner für sein Gefühl zu haben“ und die Daten aufzuzeichnen. Die Regulierung der Düngung überlässt er jedoch nicht der Automatik, sondern er erstellt selbst am PC die Applikationskarten für jeden einzelnen Schlag. Als Grundlage dafür würden ihm aber auch die Biomassekarten der Satelliten-Software reichen. „Wir haben auch mit diesem Verfahren sehr gute Erfahrungen gemacht“, so der Landwirt. Dies bestätigt auch Sven Borchert: „Im Endeffekt erzielen beide Systeme die gleiche Wirkung.“

In puncto Genauigkeit sieht auch Karsten Twietmeyer keinen Nachteil gegenüber den bodennahen Sensoren. „Das Schöne bei den Satellitensystemen ist, dass man ein flächiges Bild über den gesamten Bestand erhält. Also quasi eine Komplettaufnahme des Schlages. Ein Sensorsystem erfasst ja auch immer nur einen Teil des Bestandes und interpoliert dann für die gesamte Arbeitsbreite. Zudem ist vor Beginn der Arbeit eine Kalibrierfahrt in einer repräsentativen Fahrgasse erforderlich“, sagt er.

Darüber hinaus sehen die Landwirte keine Probleme durch atmosphärische Einflüsse bei den Satellitendiensten. „Auch ein Sensor läuft nicht immer störungsfrei“, sagt Dr. Hans Georg Brunn. „Wechselnde Bedingungen während einer Überfahrt, z. B. durch Staub oder Tau, können auch hier Messfehler verursachen.“

Datenverfügbarkeit. Die Sentinel-2-Satelliten liefern alle zwei bis drei Tage aktuelle Bilder. Da man aber möglichst nur wolkenfreie Aufnahmen verwendet, können zwischen zwei Biomassebildern im Extremfall auch mal drei Wochen liegen. In der Regel ist das jedoch nicht der Fall. Dennoch ist man mit einem Sensorsystem diesbezüglich flexibler. Je schneller der Zuwachs vonstattengeht (vor allem im April und Mai), desto wichtiger sind aktuelle Bilder. „Allerdings basiert unsere App beispielsweise gar nicht auf aktuellen Biomassebildern, sondern auf einem Verschnitt von Biomassebildern aus den vergangenen Jahren“, sagt Sven Borchert. „Zudem sollte man bedenken, dass wir auch beim Sensor auf die Befahrbarkeit der Flächen angewiesen sind. Und um die Hardware muss man sich ebenfalls kümmern“, ergänzt er.

Unterm Strich sind die hohen Kosten für ein Sensorsystem nach wie vor eine Hemmschwelle für viele Betriebsleiter.Hier bieten die neuen Satellitendienste deutlich preisgünstigere Alternativen. Vor allem Landwirte, die neu in die Teilschlagbewirtschaftung einsteigen wollen, können sich mit Satellitendiensten langsam an das Thema „herantasten“. Bei der richtigen Vorgehensweise können sie die gleichen Ergebnisse erzielen wie mit einem Sensorsystem.

Katrin Rutt, DLG-Mitteilungen